Bể SBR là gì?

Bể SBR là viết tắt của từ tiếng anh Sequencing Batch Reactor tức là công nghệ xử lý nước thải sonh hoạt bằng phương pháp sinh học kéo dài theo quy trình mẻ liên tục. Tức là nước thải sẽ được đưa vào bể phản ứng liên tục theo mẻ và được xử lý và rút ra ngoài qua bể chứa. Quy trình lặp đi lặp lại nhằm duy trì hiệu quả xử lý tốt nhất.

Đây là phương pháp được ứng dụng nhiều trong xử lý nước thải sinh hoạt và trở thành giải pháp đạt được hiệu quả cao cũng như mang lại khía cạnh kinh tế tốt đối với xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học.

Quy trình xử lý nước thải trong bể phù hợp vối giai đoạn sinh trưởng của vi sinh vật nhằm duy trì khả năng sinh trưởng của bùn cũng như hiệu quả xử lý nước thải.

Công nghệ SBR hoạt động theo chu kỳ 5 bước như sau:

  1. Làm đầy: Nước thải sẽ được bơm đầy vào bể phản ứng, trong bể đã chứa lượng vi sinh vật có thể phản ứng các chất hữu cơ có trong nước thải;
  2. Sục khí: sục khí với lưu lượng cao nhằm cung cấp oxy cũng như tăng cường khả năng tiếp xúc giữa bùn hoạt tính và các chất o nhiễm có trong nước thải nhằm thúc đẩy khả năng phản ứng xử lý nước thải;
  3. Lắng: Khi đã đạt được thời gian sục khí, đó chính là thời gian đã tính toán trước đảm bảo vi sinh vật phản ứng hoàn toàn với các chất ô nhiễm thì tắt máy sục nhằm để cho lượng bùn trong bể lắng hoàn toàn để thực hiện bước tiếp theo;
  4. Tháo nước: khi nước thải đã được xử lý và phân tầng rõ rệt thì tiến hành tháo nước đến công đoạn xử lý tiếp theo;
  5. Cho hệ SBR nghỉ trong thời gian ngắn và tiếp tục thực hiện từ gian đoạn 1.

Trong quá trình phản ứng thì khả năng khử BOD có thể đạt từ 90% – 95% và không mất khả năng phản ứng của vi sinh vật trong quá trình tiếp theo.

Bể SBR
Quy trình làm việc của bể SBR

Đơn giản nhất trong quá trình phân hủy kị khí, lọc tiếp xúc, lọc sinh học, hồ sinh học hiếu khí thì chỉ có thể phản ứng khử được BOD từ 50 – 80%

>>> Xem thêm: Dịch vụ hút hầm cầu Đà Nẵng giá rẻ nhất

Chu trình hoạt động của bể SBR

Giai đoạn làm đầy:

Nước thải sẽ được bơm đầy bể phản ứng, tùy vào dung tích của bể mà thời gian bơm thông thường từ 1 – 3 giờ. Trong thực tế, tùy vào mục đích phản ứng cuối cùng nhằm giải quyết vấn đề gì?. mục tiêu xử lý, hàm lượng BOD bao nhiêu ? Mà quá trình làm đầy có thể được thực hiện bằng cách như sau:

Làm đầy kết hợp hòa trộn, làm đầy  tĩnh, làm đầy  kết hợp sục khí.

Gia đoạn sục khí:

Thực hiện quá trình sục khí nhằm tăng cường phản ứng sinh hóa giữa bùn hoạt tính và nước thải. Đồng thời làm thoáng bề mặt nhằm cấp oxy vào nước và thực hiện khuấy trộn đều hỗn hợp.

Tùy vào hàm lượng BOD mà thời gian làm thoáng khác nhau. Thông thường thời gian làm thoáng khoảng từ 2 – 3 giờ. Trong giai đoạn nầy thì quá trình Nitrat sẽ chuyển hóa Ni tơ ở dạng NH4+ sang NO2 và kết thúc bằng Ni tơ ở dạng NO3;

Giai đoạn làm lắng:

Tắt sục khí, khuấy trộn đề quá trình lắng diễn ra trong môi trường tĩnh. Yêu cầu hiệu quả lắng trong bể phải cao cũng như quá trình lắng cần phải kết thúc sớm hơn 2h;

Giai đoạn bơm nước ra ngoài:

Sau khi quá trình lắng thì tiền hành rút nước ra khỏi bể phản ứng. Thời gian rút nước ra ngoài thông thường từ 20 – 30 phút.

Giai đoạn chờ:

Giai đoạn nầy chờ đợi để nạp mẻ mới, tùy thuộc vào thời gian vận hành

Một số ưu điểm nổi bật của bể SBR trong thực tế chính là  là hiệu quả xử lý chất ô nhiễm cao. Khả năng xử lý được N, P cao và kết cấu đơn giản, hoạt động tương đối dễ dàng.

Hệ thống SBR
Hệ thống SBR trong xử lý nước thải sinh hoạt

Phân tích ưu và nhược điểm của Công nghệ SBR

Ưu điểm bể SBR

  • Sử dụng đơn giản, không cần sử dụng, xây dựng bể lắng 1 cấp hoặc nhiều cấp, không cần xây dựng bể điều hòa hay Aerotank;
  • Chế độ hoạt động được thay đổi, ,tính toán theo lưu lượng nước đầu vào;
  • Giảm tối đa chi phí phát sinh thiết bị so với quy trình xử lý nước thải cơ bản.

Nhược điểm bể SBR:

  • Kiểm soát quá trình rất khó, đòi hỏi hệ thống quan trắc các chỉ tiêu tinh vi, hiện đại.
  • Do đặc điểm là ko rút bùn ra nên hệ thống thổi khí dễ bị nghẹt bùn.
    Nếu các công trình phía sau chịu sốc tải thấp thì phải có bể điều hòa phụ trợ.
  • Do có nhiều phương tiện điều khiển hiện đại nên việc bảo trì bảo dưỡng trở nên rất khó khăn.
    Có khả năng nước đầu ra ở giai đoạn xả ra cuốn theo các bùn khó lắng, váng nổi.

Tính toán, thiết kế bể SBR

Lưa chọn các thông số ban đầu của bể SBR

Việc đầu tiên của việc tính toán, thiết kế bể SBR đó chính là phân tích các dữ liệu của nước thải đầu vào và xác định được yêu cầu của dòng ra.

  • Chọn số bể SBR: nhằm đảm bảo hệ thống xử lý nước thải hoạt động liên tục thì thông thường chọn số bể là 2 bể hoặc 3 bể. 2 hoặc 3 bể nầy luân phiên nhau hoạt động trong 5 chu kì của quá trình xử lý sinh học trong SBR.
  • Chọn thời gian của mỗi chu kỳ như làm đầy, phản ứng, lắng, rút nước, cho hệ thống nghỉ. Đồng thời xác định tổng thời gian chu kỳ và số chu kỳ trong một ngày.
  • Chọn chỉ số nồng độ MLSS và xác định tỉ số thể tích làm đẩy với tổng thể tích của bể
Bản vẽ thiết kế bể SBR
Bản vẽ thiết kế bể SBR

Xác định thể tích bể, xác định độ sâu rút nước, độ sâu của bể

Lựa chọn độ sâu của bể là 3m.

Phương trình cân bằng chất rắn

Khối lượng chất rắn khi đầy bể = Khối lượng chất rắn lắng

Vt X = VsXs

Trong đó :

  • Vt : tổng thể tích bể SBR , m3
  • X  : nồng độ MLSS khi đầy bể , kg/m3 hoặc mg/l
  • Vs : thể lắng sau khi rút nước , m3
  • Xs : nồng độ MLSS trong thể tích lắng, kg/m3, mg/l
  • Ước tính Xs dựa vào chỉ số SVI khoảng 150 ml/g

Xác định tỉ số lắng và dự phòng khoảng 20% chất lỏng trên bùn để mà chất rắn không bị rút ra ngoài.

Sau đó xác định tỉ số làm đầy, giá trị khoảng  0.33 . Tỉ số làm đầy tính khoảng 0.37 thì giá trị được chọn đúng.

Giá trị này được sử dụng để tính thể tích tổng của bể phản ứng.

Vt = Vf / 0.33

Xác định thời gian lưu bùn trong bể SBR.

  • Chỉ số SRT là thông số rất quan trọng bởi vì nó ảnh hưởng không chỉ đến quá trình vận hành , mà còn thể tích bể, sản lượng bùn và nhu cầu oxy cung cấp.
  • Trong thiết kế này, lựa chọn SRT = 14.36 ngày nằm khoàng giá trị cơ bản của bể SBR đủ để loại bỏ BOD và nitơ

Xác định lượng nitơ Kenjant trong dòng vào

  • Yêu cầu  thời gian lưu bùn được thiết kế lâu, bể SBR có thể nitrat hoá một lượng TKN trong dòng vào. SRT phải được xác định nếu thời gian phản ứng đủ để đạt được nồng độ N-NH4 dòng ra khoảng 0.5 g/m3 .
  • Một khi NOx được xác định, biết được nồng độ N-NH4 có thể oxi hóa được được thêm vào mỗi chu kì, nhưng do có một lượng bùn được giữ lại ở chu kì trước, việc xác định tỏng lượng Nitơ có thể oxi hóa được trong bể phản ứng rất cần thiết.
  • Sau khi xác định, phương trình động học bể phản ứng được sử dụng để kiểm tra lại. Nếu thời gian thổi khí trong pha phản ứng đủ để cung cấp lượng nitơ phân huỷ :

Trong đó

  • Kn : hằng số bán vận tốc, nồng độ cơ chất với tốc độ sử dụng cơ chất riêng tối đa bán bão hoà , mg/l
  • No : nồng độ N-NH4 lúc t =0 mg/l
  • Nt :  nồng độ N-NH4 lúc t, mg/l
  • DO : nồng độ oxy hòa tan, mg/l
  • Ko  : hằng số bán bão hòa của DO, mg/l
  • Yn  : sản lượng sinh khối , gVSS / g bsCODr
  • Xn  : nồng độ vi khuẩn nitrat hóa, mg/l
  • T   : thời gian , ngày
  • Unm : tốc độ phát triển riêng lớn nhất của vi khuẩn nitrat hóa, g tế bào mới / g tế bào * ngày

Đối với thiết kế này, việc khử nitrat xuất hiện khoảng 1.9 h. Do đó việc thổi khí thêm vào rất cần thiết trong pha làm đầy .

Công nghệ SBR
Công nghệ SBR xử lý nước thải sinh hoạt

Điều chỉnh thiết kế khi cần thiết – Quá trình lặp lại có thể được thêm vào.

Xác định tốc độ gạn nước.

  • Tốc độ gạn nước được tính bằng thể tích bể đầy chia cho thời gian gạn nước.
  • Bơm sẽ được định thời gian để rút một lượng nước và sau đó sẽ tắt để tránh thải chất thải rắn.
  • Tốc độ này được sử dụng để tính kích cỡ bơm gạn nước phao.
  • Hệ thống này sẽ nổi lên bề mặt nước và trong khi rút nước sẽ rút nước khỏi bể cách mặt nước 0.3m. Điều này sẽ giảm thiểu lượng chất rắn nổi trôi ra .

Xác định nồng độ oxy cần thiết và tốc độ chuyển hóa trung bình cho hệ thống thổi khí.

  • VSV trong quá trình bùn hoạt tính sử dụng oxy trong khi chúng tiêu thụ chất hữu cơ trong nước thải. Lượng oxy cần thiết:
  • Để tìm được tốc độ chuyển hóa oxy trung bình được phân chia bởi thời gian thổi khí trung bình hàng ngày. Bởi vì nhu cầu oxy sẽ cao hơn và đầu thời kì thổi khí , tốc độ chuyển hóa oxy sẽ được cộng bởi một hệ số cao nhất  để tính cho nhu cầu khởi đầu cũng như tải trọng cao nhất.

Thiết kế hệ thống thổi khí :

  • Một khi tốc độ chuyển hóa oxy được tính, nó có thể được sử dụng để xác định tốc độ thổi khí .

Xác định lượng bùn dư.

  • Lượng bùn dư sẽ được bơm ra ngoài, thể tích bể chứa bùn thải mỗi ngày được tính
    Tính tỷ số F/M và tải trọng thể tích BOD.

Trong bài biết trên, Đã cung cấp cho khách hàng toàn bộ thông tin về Bể SBR cũng như cấu tạo, nguyên lý làm việc của bể SBR. Đồng thời cung cấp thông tin về thiết kế bể SBR. Nếu khách hàng có bất cứ thông tin hay phản hồi bài viết xin gọi về hotline: 0935.22.17.22 để được giải đáp thắc mắc

Tham khảo nguồn https://xulychatthai.com.vn/